Đồ án Phương pháp compost để xử lý phế phẩm từ hồ tiêu

MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Trong vài thập kỷ qua, sự phát triển của khoa học kỹ thuật kéo theo sự phát triển về kinh tế và sự bùng nổ vấn đề tăng dân số đã nên vấn đề ô nhiễm môi trường không chỉ riêng quốc gia nào mà trên tất cả các quốc gia trên thế giới đều bị tác động. Một trong những nguồn gây ô nhiễm và đang là vấn đề nan giải là ô nhiễm chất thải rắn. Nếu tính bình quân, một người thải ra hàng ngày 0,5 kg chất thải thì trên thế giới mỗi ngày 6 tỷ người sẽ thải ra khoảng 3 triệu tấn. Vấn đề quản lý chất thải rắn tại Việt Nam đang là vấn đề nổi cộm và đã được nhận đinh trong báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam năm 2004. Theo báo cáo này, lượng phát sinh chất thải rắn của Việt Nam chưa kể đến bùn cống, phế thải nông nghiệp, chất thải xây dựng và phế thải từ hoạt động khai thác mỏ lên đến 15 triệu tấn mỗi năm. Nếu không có biện pháp quản lý tốt các chất thải này sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Trong các năm qua Đảng và Nhà nước đã có nhiều chủ trương, chính sách đầu tư cho việc quản lý chất thải rắn sinh hoạt, tuy vậy thực tế mới tập trung đầu tư chủ yếu cho khu vực thành phố, đô thị. Chất thải rắn sinh hoạt khu vực nông thôn, cũng như các phế thải nông nghiệp chưa được quan tâm nhiều, trong khi đó dân số nông thôn năm 2010 là 60,92 triệu người, chiếm 70,1% dân số cả nước và chủ yếu là hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp. Với sản lượng sản xuất trong ngành nông nghiệp lớn như vậy kéo theo lượng phế phẩm nông nghiệp hàng năm thải ra cũng tương đối lớn. Chỉ tính riêng cà phê, sản lượng năm 2010 của Việt Nam theo Hiệp hội Cà phê và Ca cao Việt Nam sản lượng cà phê của Việt Nam khoảng 1 triệu tấn/năm với 500 nghìn ha diện tích. Thì lượng phế phẩm là vỏ cà phê của Việt Nam hàng năm khoảng 333.333 tấn (4 tấn trái cho 3 tấn nhân và 1 tấn vỏ). Đối với hồ tiêu, sản lượng năm 2010 khoảng 100.000 tấn, nếu sản xuất tiêu trắng thì vỏ tiêu thu được khoảng 16.666 tấn (1,2 kg tiêu đen cho 0,2 kg vỏ). Bên cạnh đó còn có một số phế phẩm nông nghiệp khác có khả năng sử dụng tạo phân bón cũng như năng lượng phục vụ cho sản xuất, sinh hoạt hằng ngày. Từ những tiềm năng đó, việc áp dụng công nghệ tái chế để chế biến các phế phẩm đó thành các sản phẩm có ích là việc làm cấp thiết và mang lại hiệu quả cao về kinh tế cũng như về mặt môi trường và rất cần sự quan tâm của các cấp, các ngành. 2. Tính cấp thiết của đề tài: Theo Trung Tâm Thông Tin Công nghiệp và Thương Mại - Bộ Công Thương ( Trong năm 2010 tổng lượng cung phân bón cho ngành nông nghiệp Việt nam khoảng 6,108 triệu tấn. Trong đó lượng phân hân bón sản xuất trong nước đạt 2,59 triệu tấn. Lượng phân bón nhập khẩu của Việt Nam năm 2010 đạt 3,518 triệu tấn. Cho thấy nhu cầu tiêu thụ phân bón trong nước là rất lớn. Hơn nửa phân bón sản xuất cũng như nhập khẩu chủ yếu là phân hóa học nên về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến chất độ phì nhiêu của đất, làm xói mòn đất. Từ những vấn đề trên việc nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ phế phẩm nông nghiệp để phục vụ cho nông nghiệp mang tính cấp thiết và phù hợp với nhu cầu phát triển của ngành nông nghiệp Việt Nam trong giai đoạn hiện nay và tương lai. Lượng phế phẩm từ hồ tiêu với số lượng lớn khoảng 16.666 tấn/năm nếu không có các biện pháp xử lý thì chúng là nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Việc nghiên cứu phương pháp compost để xử lý phế phẩm này vừa giải quyết được ô nhiễm vừa tạo ra giá trị kinh tế cao. Chính vì vậy mà đề tài được thực hiện để giải quyết vấn đề trên. Đề tài được thực hiện với mục tiêu tạo ra sản phẩm compost chất lượng cao từ phế thải nông nghiệp, tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường tìm ra giải pháp thích hợp hơn cho việc xử lý phế thải nông nghiệp nói chung và phế thải từ vỏ tiêu nói riêng . Qua đó, tận dụng lại nguồn dưỡng chất trong nguồn phế thải này phục vụ cho nông nghiệp. Hơn nửa, qua đề tài có thể lựa chọn các điều kiện tối ưu nhất để sản xuất compost mang lại hiệu quả cao; đồng thời có thể áp dụng công nghệ sản xuất này cho các phế phẩm nông nghiệp khác, góp phần tăng sản lượng phân bón hữu cơ cho nhu cầu phát triển ngành nông nghiệp Việt Nam. 3. Tình hình nghiên cứu: Quá trình composting được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu trên thế giới. Giai đoạn những năm 1970 là một giai đoạn đặc trưng của quá trình composting, thời đó nở rộ kỹ thuật mới, quá trình mới, tối ưu hóa quá trình được nghiên cứu và đề xuất, nhờ đó mở rộng thị trường ứng dụng loại hình công nghệ này. Một trong những lý do dẫn đến sự phát triển của công nghệ này là người ta phải trả chi phí khá cao để tiêu diệt mầm bệnh trong chất thải chôn lấp; hơn nửa nguồn tài nguyên hạn hiệp. Vì vậy ý tưởng sử dụng chất thải hữu cơ để làm giàu thêm cho đất trồng cũng là động lực quan trọng để nghiên cứu áp dụng công nghệ compost. Ở việt nam hiện cũng có nhiều công trình nghiên cứu công nghệ sản xuất compost để phục vụ cho nông nghiệp. Các nghiên cứu sản xuất compost từ các nguồn nguyên liệu như chất thải rắn hữu cơ, vỏ cà phê, vỏ sắn… cũng có một số thành công nhất định. Hiện nay có nhiều địa phương áp dụng quy trình compost để xử lý chất thải với quy mô nhà máy đến hộ gia đình. Tuy chưa rộng rãi lắm nhưng nó cũng cho thấy công nghệ này ngày được xã hội quan tâm áp dụng. 4. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ vỏ tiêu đen để phục vụ cho nông nghiệp 5. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về compost - Tổng quan về phế phẩm từ quá trình sản xuất hồ tiêu - Nghiên cứu ủ vỏ tiêu trong điều kiện hiếu khí Trong đề tài này, vật liệu chính là vỏ tiêu thải ra từ sản xuất tiêu sọ, được thu gom ủ với điều kiện chế phẩm vi sinh cho vào với liều lượng khác nhau trong điều kiện hiếu khí với thời gian nhất định nào đó. Sau đó theo dõi, phân tích các chỉ tiêu: pH, nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng nitơ, hàm lượng cacbon để đánh giá lựa chọn mô hình phù hợp nhất, phân tích đánh giá chất lượng compost tạo thành. Từ đó đưa ra các tỷ lệ phối trộn bổ sung các thành phần dinh dưỡng, các yếu tố vi lượng để nâng chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn quy định. 6. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp Luận: Dựa vào những tài liệu, tư liệu sẵn có về quá trình lên men hiếu khí chất thải rắn có nguồn gốc hữu cơ, ảnh hưởng của các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ, lượng chế phẩm vi sinh sinh bổ sung vào mô hình để xây dựng mô hình ủ compost. Từ các mô hình ủ đó theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng Cacbon, Nitơ để xác định mức ảnh hưởng của các yếu tố này đến chất lượng compost tạo ra. Từ đó, lựa chọn công nghệ tối ưu nhất cho quá trình compost. - Phương pháp thống kê: Thu thập xử lý số liệu, các nguồn thông tin về nguồn nguyên liệu, về các quá trình sản xuất, nghiên cứu đã triển khai từ đó phục vụ công tác báo cáo đồ án. Trong đồ án phương pháp này sử dụng để thống kê nguồn nguyên liệu tiêu đen để sản xuất compost, các nguồn nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp khác và một số thông tin thống kê trong các báo cáo khoa học, niên giám thống kê của các địa phương… - Phương pháp so sánh: Là phương pháp dựa trên các số liệu đã có và so sánh với các tiêu chuẩn, quy chuẩn đã được ban hành. Đồng thời, có thể so sánh giữa các số liệu của các mô hình khác nhau để tìm ra ưu điểm, nhược điểm từ đó lựa chọn mô hình tốt nhất. Đối với đề tài, phương pháp này được sử dụng để so sánh các mô hình thí nghiệm về sản xuất compost để tìm ra các số liệu thích hợp nhất của các mô hình, so sánh tính hiệu quả giữa các mô hình để lựa chọn mô hình sản xuất compost tốt nhất có thể áp dụng trong thực tiển. - Phương pháp phân tích: Phương pháp phân tích khoa học để giải quyết các vấn đề như sau: Quan sát, mô tả, đánh giá các hiện tượng. Sử dụng toàn bộ những kết quả trước những kinh nghiệm đã có sau khi đã loại bỏ những nội dung còn đang trong quá trình xem xét. Xem xét và kiểm định các mô tả, đánh giá, mô tả, giả thuyết và các kinh nghiệm được khái quát hóa. Đối với đề tài, công việc cụ thể là phân tích các số liệu thành phần dinh dưỡng trong compost. Phân tích các chỉ số pH, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian ủ, hàm lượng cacbon, nitơ để đánh giá sự ảnh hưởng đến chất lượng compost - Phương pháp mô hình hóa Là phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm trên mô hình của một hiện tượng (quá trình, sự vật…) thay vì nghiên cứu trực tiếp hiện tượng ấy ở dạng tự nhiên “thực địa”. Vì vậy phải xây dựng mô hình sao cho những kết quả thí nghiệm trên mô hình có thể áp dụng tính toán trên thực thể “thực địa”. Quá trình mô hình hoá bao gồm chế tạo mô hình và thí nghiệm trên mô hình. Ở trong đề tài ta thực hiện mô hình ủ compost với quy mô phòng thí nghiệm và từ mô hình ủ đó ta tiến hành các nghiên cứu quá trình trong suốt thời gian thực hiện từ nguyên liệu thô ban đầu đến sản phẩm cuối cùng. 7. Dự kiến kết quả nghiên cứu: Sau khi thực hiện đề tài dự kiến kết quả thu được là xác định được các thông số trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng sản xuất compost. Và sẽ lựa chọn mô hình sản xuất compost tốt nhất có thể áp dụng triển khai trên thực tế mang lại hiệu quả về kinh tế cũng như môi trường. Mà trước mắt là áp dụng cho các cơ sở sản tiêu. Qua đề tài này cũng có thể tìm ra được các hướng nghiên cứu khác để hoàn thiện hơn quá trình không chỉ cho nguyên liệu là vỏ tiêu mà còn cho tất cả các chất thải rắn hữu cơ và phụ phẩm nông nghiệp khác có tiềm năng sản xuất compost. 8. Kết cấu của đồ án Nội dung chính của đồ án thể hiện trong 4 chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về compost 1.1.1. Định nghĩa       Composting được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost. Quá trình diễn ra chủ yếu giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật. Chính xác những chuyển hóa hóa sinh chuyển ra trong quá trình composting vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quá trình composting có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau: 1. Pha thích nghi (latent phase): là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới. 2. Pha tăng trưởng (growth phase): đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic (khu hệ vi sinh vật chịu nhiệt). 3. Pha ưu nhiệt (thermophilic phase): là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. 4. Pha trưởng thành (maturation phase): là giai đoạn nhiệt độ đến mức mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn. 1.1.2. Các phản ứng hóa sinh xảy ra trong quá trình ủ compost Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước: protein => protides =>amono acids => hợp chất amonium => nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3 Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau: carbonhydrate => đường đơn => acids hữu cơ => CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn. Phản ứng hóa sinh trong trường hợp làm phân copost hiếu khí và kị khí như sau: Chất hữu cơ + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + NH3 + sp khác + năng lượng Chất hữu cơ + O2 +VSV kị khí =>CO2 +H2S +NH3 + CH4 + sp khác + năng lượng Các phản ứng nitrate hóa, trong đó amoni (sản phẩm phụ của quá trình ổn định hóa chất thải như trình bày ở 2 phương trên) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrate ( NO3-) cũng xảy ra như sau: NH4+ + 3/2 O2 ž NO2- + 2H+ + H2O NO2- + ½ O2 ž NO3- Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau: NH4+ + 2O2 ž NO3- + 2H+ + H2O Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp trong mô tế bào: NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O ž C5H7NO2 + 5O2 Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra như sau: 22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- ž21 NO3- + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+ 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến compost 1.1.3.1. Các yếu tố vật lý - Nhiệt độ Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống. Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong quá trình chế biến compost và cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển quá trình ủ chất thải rắn hữu cơ mà trong đề tài là phụ phẩm nông nghiệp. Trong luống ủ, nhiệt độ trong giai đoạn ổn định (vi sinh vật ưa nhiệt) có thể tăng trên 600C, và ở nhiệt độ này mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật. Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh. Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng cách che phủ hợp lý, xáo trộn khối ủ. Hình 1.1. Sự biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ phân compost. - Độ ẩm Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Vì nước cần thiết cho quá trình hoà tan dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào. Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ compost nằm trong khoảng 50-60%. Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy nguyên liệu ủ thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử nguyên liệu. Nếu độ ẩm quá nhỏ ( 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh. Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác. Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào. Độ ẩm cao có thể điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơm rạ… Thông thường độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thường cao hơn giá trị tối ưu, do đó cần bổ sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết. Đối với hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục, độ ẩm có thể khống chế bằng cách tuần hoàn sản phẩm phân hữu cơ. - Kích thước hạt Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy. Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tính của vi sinh vật. Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ. Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 – 50mm. Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu. Nếu nguyên liệu là chất thải rắn đô thị và chất thải rắn công nghiệp có kích thước lớn phải được nghiền đến kích thước thích hợp trước khi làm phân. Phân bắc, bùn và phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích hợp cho quá trình phân hủy sinh học. Đối với nguồn nguyên liệu vỏ hạt tiêu có kích thước nhỏ có thể thực hiện ủ mà không cần phải qua công đoạn nghiền. - Độ xốp Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ xốp tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, độ xốp cho quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu là 32 – 36%. Độ xốp của nguyên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ hiện diện trong các vật liệu ủ. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ. Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt. Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ trộn hợp lý. - Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ compost Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy. Chúng ta có thể ủ theo luống dài, theo đống ủ tròn hoặc trong các thiết bị ủ cơ khí… - Thổi khí Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt. Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây mùi hôi. Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách: Đảo trộn. Cắm ống tre. Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp. Thổi khí. Cấp khí bằng cách đảo trộn: Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỉ lượng. Điều kiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi trường tuỳ tiện hoặc kị khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài. Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất. Tuy nhiên, lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể chứa vi sinh vật gây bệnh. Khi pH của môi trường trong khối ủ lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3. Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trường bên trong khối ủ trở thành kị khí. Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ compost thường trong khoảng 5 –10m3 khí/tấn nguyên liệu/giờ. 1.1.3.2.  Các yếu tố hóa sinh - Tỷ lệ C/N Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật: trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào. Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO2. Cacbon cung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào vi sinh vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào. Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn, sự phân hủy xảy ra chậm. Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.1. Tỷ lệ C/N của một số chất thải. STT Các chất thải Hàm lượng nitơ (% trọng lượng khô) Tỷ lệ C/N 1 Phân hầm cầu 5,5 – 6,5 6 – 10 2 Nước tiểu 15 – 18 0,8 3 Máu 10 – 14 3,0 4 Phân bò 1,7 18 5 Phân gà 6,7 15 6 Phân cừu 3,8 - 7 Phân heo 3,8 - 8 Phân ngựa 2,3 25 9 Chất cặn lắng tươi 4 – 7 11 10 Chất cặn lên men 2,4 - 11 Bùn hoạt tính 5 6 12 Cỏ ủ 3 – 6 12 – 15 13 Chất thải từ rau 2,5 – 4 11 – 12 14 Cỏ hỗn hợp 2,4 19 15 Vỏ, vụn từ khoai tây 1,5 25 16 Trấu lúa mì 0,3 – 0,5 128 – 150 17 Trấu lúa nước 0,1 200 – 500 Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ sinh học môi trường - Tập 2, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2003. Khi bắt đầu quá trình ủ compost, tỷ lệ C/N giảm dần từ 30:1 xuống còn 15:1 ở các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon được giải phóng tạo ra CO2 khi các hợp chất hữu c